道路与轨道交通勘测设计：第7章 道路平面交叉设计 92页

第七章道路平面交叉设计第一节概述第二节交通组织设计第三节交叉口平面与视距设计第四节交叉口拓宽设计第五节环形交叉设计第六节立面设计 第一节概述一、平面交叉设计的基本要求和内容（一）概念道路与道路（或铁路）在同一平面上相交称为平面交叉，又称为交叉口。（二）交叉口设计的基本要求1、保证车辆与行人在交叉口能以最短的时间顺利通过，使交叉口的通行能力适应各条道路的行车要求。2、正确设计交叉口立面，保证转弯车辆的行车稳定，同时符合排水要求。 第一节概述（三）交叉口设计的主要内容1、正确选择交叉口的交通管理方式和交叉口的型式。2、进行交通组织设计。3、交叉口的平面设计，确定各组成部分的几何尺寸。4、验算交叉口行车视距，保证安全通视条件。5、交叉口立面设计，布置雨水口和排水管道。 第一节概述二、平面交叉的交通特征分析（一）三种交错点（图7-1）1、分流点：同一行驶方向的车辆向不同方向分离行驶的地点称为分流点。2、合流点：来自不同行驶方向的车辆以较小的角度向同一方向汇合行驶的地点称为合流点。3、冲突点：来自不同行驶方向的车辆以较大的角度相互交叉的地点称为冲突点。 （a）五路交叉口 第一节概述二、平面交叉的交通特征分析（二）关于交错点的两点结论1、在无交通管制的交叉口，都存在各种交错点，其数量随相交道路条数的增加而显著增加，其中增加最快的是冲突点。n——相交道路的条数 第一节概述二、平面交叉的交通特征分析（二）关于交错点的两点结论2、产生冲突点最多的是左转车辆。减少或消灭冲突点的方法：（1）交通流在时间上分离。实行交通管制。（2）交通流在平面上分离。采用渠化交通。（3）交通流在空间上分离。修建立体交叉。 第一节概述三、平面交叉的交通管理方式1、无优先交叉2、主路优先交叉（也称停、让控制交叉）3、信号控制交叉 第一节概述四、平面交叉的类型及其适用范围1、加铺转角式交叉口用适当半径的单圆曲线或复曲线平顺连接相交道路的路基和路面，即在转角处进行圆滑处理。特点：形式简单，占地少，造价低，设计方便，但行车速度低，通行能力小。设计：转角曲线形式及半径，视距 第一节概述2、分道转弯式通过设置导流岛、分隔岛及划分车道等措施，使单向右转或双向左、右转车流以较大半径分道行驶的平面交叉。特点：适用于车速较高、转弯车辆较多的一般道路，尤其是右转车辆行驶速度和通行能力都较高。设计：分道转弯半径，视距，导流岛端部半径。 第一节概述3、扩宽路口式为使转弯车辆不影响其他车辆的正常行驶，在交叉口连接部增设变速车道和转弯车道的平面交叉口。特点：可减少转弯交通对直行交通的干扰，车速较高，事故率低，通行能力大，但占地多，投资较大。设计：扩宽的车道数和位置，转角曲线半径，视距。 第一节概述4、环形交叉在交叉口中央设置中心岛，用环道组织渠化交通，使进入环道的所有车辆一律安全逆时针方向绕岛单向行驶，直至所要去的路口离岛驶出的平面交叉，俗称转盘。 第一节概述 浙江大学紫金港校区大草坪第一节概述 浙江大学紫金港校区月牙楼第一节概述 第一节概述优点：（1）单向运行，没有停滞，减少了延误。（2）只有分流与合流，消灭了冲突点，提高安全。（3）交通组织简便，不需信号管制。（4）对多路交叉和畸形交叉，用环道组织渠化交通更为有效。（5）中心岛绿化可美化环境。缺点：（1）占地面积大，城区改造困难。（2）增加了车辆绕行距离，特别是左转车。（3）一般造价高于其他平面交叉。（4）通行能力有限。 第一节概述适用：适用于多条道路相交或转弯交通量较大，且地形较平坦的交叉口。近、远期结合：环形交叉（近期）立体交叉（远期）设计：中心岛形状和半径，环道布置，交织段长度，交织角，进出口曲线半径，视距等 第一节概述五、平面交叉设置条件和间距要求1、平面交叉设置条件应根据相交道路的功能、等级、区域路网（现状和规划）以及交叉区域地形、地貌条件等合理设置。2、平面交叉的间距要求公路平面交叉的间距应根据道路功能、等级及其对行车安全、通行能力和交通延误的影响确定，见表7-3。城市道路平面交叉口间距取决于路网规划布局，见表7-4。 第一节概述六、平面交叉的设计依据1、交叉口的设计速度交叉口内的设计速度应按各级道路设计速度的0.5~0.7倍计算。直行车取大值，转弯车取小值。影响因素：相交道路的设计速度、交通量、交通类型、交通管理方式、变速行驶需要等。 第一节概述2、设计车辆（1）五种设计车辆：小客车、大型客车、铰接客车、载货汽车、铰接列车（2）对设计的影响：转弯曲线的半径、线形、车道宽度等。3、设计交通量4、通行能力决定交叉口的形式、规模等。 第一节概述七、平面交叉的设计步骤1、收集资料2、交叉口方案设计或形式的确定3、详细设计 第二节交通组织设计一、机动车交通组织方法（一）设置专用车道左、直、右行车辆分道行驶，互不干扰。 第二节交通组织设计一、机动车交通组织方法（一）设置专用车道左、直、右行车辆分道行驶，互不干扰。 第二节交通组织设计左转弯车辆的交通组织：1、设置专用左转车道2、实行交通管制：信号灯、交警手势3、变左转为右转（1）环形交通；（2）街坊绕行；（3）远引绕行 第二节交通组织设计（二）组织渠化交通1、概念：在行车道上画线，或用绿化带和交通岛来分隔车流，使各种不同类型和不同速度的车辆，沿规定的方向互不干扰地行驶，这种交通组织称为渠化交通。 第二节交叉口的交通组织设计2、作用：提高通行能力，减少交通事故，对解决畸形交叉口的交通问题尤为有效。 第二节交通组织设计3、方法：用标志、标线、绿化带、分隔带、交通岛等来限制车道宽度、行驶方向、速度等。（1）交通岛的类型交通岛按其作用不同可分为方向岛、分隔岛、中心岛、安全岛等。安全岛供行人过街时避让车辆之用。 第二节交通组织设计（2）交通岛的形状由直线与圆曲线构成的组合图形。外形尺寸详见书上。（3）交通岛的三种作法：（A）以缘石围成而高出路面的实体岛。（B）在路面上用标线画出的隐形岛。（C）无缘石的浅碟式岛。 第二节交通组织设计（三）实行信号管制（四）调整交通组织改变交通路线限制车辆行驶控制行驶方向组织单向交通封闭支路 第二节交通组织设计二、行人及非机动车交通组织（一）行人交通组织组织行人在人行道上行走，在人行横道线内安全过街，使人、车分离，干扰最小。若人、车流量较大且行车道较宽时，应在人行横道中间设置安全岛；必要时在转角处用栏杆将人、车隔离，在人行横道两端设置行人信号灯。当交叉口宽阔、人流量多、车流量大且车速高时，可考虑设置人行天桥或地道。 第二节交通组织设计二、行人及非机动车交通组织（二）非机动车交通组织当车流量大时，可采用机、非隔离，减少干扰。当车流量很大，机、非之间干扰严重时，可将非机动车与人行天桥或地道一起考虑，非机动车上下人行天桥或地道时，可采用梯道、坡道或混合式。 第三节交叉口平面与视距设计一、平面交叉处道路的平面线形平面交叉范围内两相交道路应正交或接近正交，平面线形宜为直线或大半径曲线，尽量避免采用需设超高的圆曲线半径。难以做到正交时，则应保证斜交不小于70，特殊困难情况下可达45，否则应进行平面交叉的扭正设计。（图7-16） 第三节平面与视距设计二、平面交叉的转弯设计交叉口转弯处的缘石或行车道路面边缘应做成圆曲线或复曲线（图7-17、7-18）。转弯半径计算如下： R1——转角半径（ｍ）B——机动车道宽度（m），一般取3.5mF——转弯处的非机动车道宽度（ｍ）R——转弯车道中心线半径（ｍ）V1——转弯车道的设计速度（km/h）——横向力系数，在0.15~0.20之间取值ih——交叉口路面横坡度，一般取2% 第三节交叉口的视距与转弯设计（1）城市道路：交叉口缘石转弯最小半径见表7-11。非机动车（多以自行车为主）转弯最小半径宜大于3m，一般最小半径为5m。（2）公路：以铰接列车进行控制设计，转弯曲线路面内缘的最小半径见表7-12。 第三节平面与视距设计三、平面交叉的视距设计（一）视距三角形驾驶员在进入交叉口前的一段距离内，应能看到相交道路上的行车情况，以便能及时采取措施顺利驶过或安全停车。这段必要的距离应该大于或等于停车视距。由相交道路上的停车视距所构成的三角形称为视距三角形。视距三角形是根据停车视距、行车最危险冲突点来绘制的。 第三节平面与视距设计（二）识别距离驾驶员在交叉口之前的一定距离能识别交叉口的存在及交通信号和交通标志等，这一距离称为识别距离。1、无信号控制的交叉口等级低，交通量小，车速不高，识别距离可采用各相交道路的停车视距。 第三节平面与视距设计2、有信号控制的交叉口驾驶员能看清交通信号和显示内容，能有足够时间制动减速直至停车。Ss——交叉口的识别距离（m）V——路段设计速度（km/h）a——减速度（m/s2），取a=2m/s2t——识别时间（s），公路取10s，城市道路取6s 第三节平面与视距设计3、停车标志控制的交叉口一般为主要道路与次要道路相交，主次关系明确，而且对标志的识别要比信号容易，可采用识别时间t为2s按上式计算识别距离。信号控制交叉口、停车标志控制交叉口的识别距离见表8-13，在此范围内不应有任何障碍物。 第四节交叉口拓宽设计当交叉口交通量较大、转弯车辆较多、车速较高时，可向进口道的一侧或两侧车道，以增设右转车道或左转车道，提高通行能力。一、转弯车道的设置条件应根据相交道路的功能、等级、车速、交通流量流向、通行能力、交通管控方式等确定。 第四节交叉口拓宽设计二、设置方法（一）右转车道的设置方法（图7-22、图7-29） 第四节交叉口拓宽设计二、设置方法（二）左转车道的设置方法1、宽型中央分隔带：图7-23 第四节交叉口拓宽设计（二）左转车道的设置方法2、窄型中央分隔带：图7-24 第四节交叉口拓宽设计（二）左转车道的设置方法3、无中央分隔带：图7-25 第四节交叉口拓宽设计三、拓宽车道的长度（一）右转车道的长度1、车道等宽的右转车道的长度（图7-28）（1）渐变段长度ldVA——路段平均速度（km/h）B——右转车道的宽度（m）J——车辆行驶时变换车道的侧移率（m/s），常取J=1m/s 第四节交叉口拓宽设计（2）减速所需长度lb和加速所需长度laVA——减速时进口道或加速时出口道处路段平均行驶速度（km/h）VR——减速后的末速度或加速前的初速度（km/h）a——减速度或加速度（m/s2） 第四节交叉口拓宽设计（3）直行车道上的等候车队长度lsln——一辆等候的直行车所占长度（m），一般取6~12mn——一次红灯受阻的车辆数，按下式计算： 第四节交叉口拓宽设计C——一条直行车道的通行能力R——右转车比例M——每小时的周期数B——该直行方向的红灯时间占周期时长的比例 第四节交叉口拓宽设计（4）进口道右转车道的长度lr（5）出口道加速车道的长度lp 第四节交叉口拓宽设计2、车道变宽的右转车道的长度（图7-29）（略）（二）左转车道的长度计算公式同上，其中的n为左转等候车辆数，计算如下。1、有信号控制的交叉口 第四节交叉口拓宽设计C——一条车道的通行能力N——车道数L——左转车比例M——每小时的周期数pcu——标准（当量）小客车T——信号周期 第四节交叉口拓宽设计2、无信号控制的交叉口等候车队长度ls按下式计算，且不应小于30m。四、拓宽车道的宽度一般在3~3.5m 第五节环形交叉设计一、环形交叉的形式环形交叉的组成见图7-30。 第五节环形交叉设计浙江大学紫金港校区大草坪 第五节环形交叉设计浙江大学紫金港校区月牙楼 第五节环形交叉设计一、环形交叉的形式根据中心岛大小和交通组织原则，分两种形式：1、普通环形交叉具有单向环形车道，其中包括足够的交织路段，中心岛直径大于25m。 第五节环形交叉设计2、入口让路环形交叉具有单向环形车道，其中交织路段较短或没有，中心岛直径为5~25m。 第五节环形交叉设计二、普通环形交叉（一）中心岛的形状和半径1、中心岛的形状圆形、圆角方形、菱形、椭圆形、操场跑道形、复合曲线形等。2、中心岛的半径满足设计车速、交织段长度的要求。 第五节环形交叉设计（1）按设计车速的要求R——中心岛半径（ｍ）b——紧靠中心岛的车道宽度（m）——横向力系数，大客车=0.10~0.15，小客车=0.15~0.20ih——环道横坡度，一般取1.5%或2.0%V——环道的设计速度（km/h），可采用路段设计车速的0.5~0.7倍 第五节环形交叉设计（2）按交织段长度的要求交织：就是两条车流汇合交换位置后又分离的过程，即相互穿插的过程。交织长度：进环和出环的两辆车辆，在环道上行驶时相互交织，交换一次车道位置所行驶的距离。 第五节环形交叉设计交织段长度：当相邻路口之间有足够的距离，使进环和出环的车辆在环道上均可在合适的机会相互交织连续行驶，该段距离称为交织段长度。（图8-22） 第五节环形交叉设计（2）按交织段长度的要求Rd——中心岛半径（ｍ）n——相交道路的条数l——相邻路口之间的交织段长度（m）B——环道宽度（m）Bp——相交道路的平均路宽（m），Bp=(B1+B2)/2 第五节环形交叉设计确定中心岛半径后，按下式验算交织段长度l：——相交道路中心线的夹角（），当夹角不等时，用最小夹角验算。 第五节环形交叉设计（二）环道的宽度环道即环绕中心岛的单向行车带，一般设计3~4条车道，最内侧一条车道供绕行之用，最外侧一条车道供右转弯之用，中间的一至两条车道供交织之用。实践证明，车道过多，不仅难于利用，反而行车混乱，不安全。原因如下：在交织段长度小于两倍的最小交织段长度（一般不可能超过两倍）范围内，车辆只能顺序行驶，不可能出现大于两辆车交织。所以，不论车道数设计多少条，在交织断面上只能起到一条车道的作用。 第五节环形交叉设计 第五节环形交叉设计（三）交织角交织角是进环车辆轨迹与出环车辆轨迹的平均相交角度，以20~30为宜。（图7-32） 第五节环形交叉设计（四）环道外缘线形及进出口曲线半径环道外缘线形不宜设计成反向曲线，因为不合理，不经济。（图7-33）环道进口曲线半径接近或小于中心岛半径，环道出口曲线半径可比进口曲线半径大一些，以便车辆加速驶出。 第五节环形交叉设计（五）环道的横断面保证行车平稳和路面排水，见图7-34。图中虚线为路脊线（路拱顶点的连线，也可称为分水线、分水岭），箭头指向为排水方向。三、入口让路环形交叉（一）行驶规则将入口当成“支路”，到达入口的车辆发现左方环道上有车辆，且无插入间隙时，应在入口等候，待机入环。 第五节环形交叉设计（二）中心岛形状和直径一般为圆形，直径应不小于10m，最小可采用5m。（三）出入口设计入口要为不同去向的车辆分别提供等候车道，入口应增辟车道作成喇叭状。（图8-36）出口不增辟车道，但应拓宽车道。 第五节环形交叉设计（四）环道宽度应为最大入口宽度的1~1.2倍，宜为三个车道。（五）视距1、左方视距2、前方视距3、环行视距 第六节立面设计一、平面交叉处道路的纵面线形平面交叉范围内，两相交道路的纵面应尽量平缓。主要道路在交叉范围内的纵坡应在0.5%-3%的范围内。次要道路紧接交叉的引道部分应以0.5%-2.0%的上坡连接，此坡段至主要道路的路缘至少25m。 第六节立面设计一、平面交叉处道路的纵面线形主要道路在交叉范围内为超高曲线时，次要道路的纵坡应服从主要道路的横坡。 第六节立面设计二、平面交叉的立面设计（也称“竖向设计”）合理确定交叉口范围内相交道路共同构筑面上各点的设计标高，统一解决行车顺适、排水通畅、建筑艺术等三方面要求。（一）交叉口立面设计的要求和原则1、相同等级道路相交时，一般维持各自的纵坡不变，而改变它们的横坡度。2、主、次道路相交时，主路的纵、横坡均维持不变，而将次路的双向坡横断面逐渐过渡到与主路纵坡相一致的单向坡横断面，以利主路交通。 第六节立面设计3、设计时至少应有一条道路的纵坡方向背离交叉口，以利排水。4、交叉口范围内布置雨水口时，雨水不应流过人行横道或流入另一条道路，不能使交叉口内产生积水。5、交叉口范围内横坡要平缓些，一般不大于路段横坡；纵坡宜不大于2%，困难时应不大于3%。6、交叉口立面设计标高应与周围建筑物的地坪标高协调一致。 第六节立面设计（二）交叉口立面设计的基本类型取决于相交道路的纵坡、横坡及地形，可分为6种基本类型，见图7-38。图中箭头指向为纵坡下坡方向，黑块为雨水口。图7-38（a）：凸形地形图7-38（b）：凹形地形图7-38（c）：分水线地形图7-38（d）：谷线地形图7-38（e）：斜坡地形图7-38（f）：马鞍形地形 （a）：凸形地形（b）：凹形地形（c）：分水线地形（d）：谷线地形（e）：斜坡地形（f）：马鞍形地形 第六节立面设计（三）交叉口立面设计的方法1、特征断面法（用于简单的沥青路面交叉口）2、高程图法（用于水泥混凝土路面交叉口及大型、复杂的沥青路面交叉口）综合起来，设计步骤如下： 第六节立面设计1、确定路脊线（路拱顶点的连线，即上、下行路面分界线，也可称为分水线）2、确定特征断面3、设计标高的加密（标高计算线网法、双线性孔斯曲面模型法）4、绘制交叉口路面等高线。（也可不绘制） 第六节立面设计（a）特征断面的确定和特征点标高的计算1、相同（或相近）等级道路相交时的特征断面1）X形、T形交叉口的特征断面路脊线就是行车道的中心线，不需调整。特征断面主要是三种位置情况：（1）入口处，即交叉口范围的边界线处，如图7-39的A1B1、A2B2。（2）转角曲线的切点处，如图7-39的C1D1、C2D2。（3）交叉口的对角线处，如图7-39的OE。 第六节立面设计特征断面的端点称为特征点，其标高可根据相交道路的纵、横坡进行计算。对于图7-39中的E点，还要考虑圆弧D1D2的纵坡、OE的横坡。圆弧D1D2的纵坡应3%、OE的横坡宜控制在0.3%~2%。 第六节立面设计2）Y形交叉口的特征断面（1）路脊线的调整Y形交叉口斜交角度过大，其原设计中心线已不宜作为路脊线，路拱也不对称，需作调整，如图7-41所示。路脊线的交点E大致可为边界多边形的重心，同时还要基本符合与主要行车方向路面边缘的距离相等，即EF=EG。（2）特征断面的确定与特征点标高的计算同上。 第六节立面设计 第六节立面设计2、主、次道路相交时的特征断面主路的纵、横坡均维持不变，而将次路的双向坡横断面逐渐过渡到与主路纵坡相一致的单向坡横断面，如图7-43、图7-44所示，路脊线的交点O移动到次路路脊线与主路路面边线的O1、O2处。 第六节立面设计 第六节立面设计3、渠化右转弯车道的特征断面与超高过渡要考虑设置超高、排水、视觉等要求。（略） 第六节立面设计（b）交叉口设计高程的加密路脊线和特征断面是交叉口的骨架，大致反映了交叉口的立面形状，但还不能确定交叉口内任一点处的设计高程，因此要进行设计高程的加密计算。1、高程计算线网确定高程计算线网的方法有圆心法、等分法。标高计算线就是路拱横断面位置，应尽量与行车方向垂直。 第六节立面设计CD112233 第六节立面设计路拱横断面形式有直线形路拱、二次抛物线路拱、三次抛物线路拱等。抛物线路拱计算公式如下： 第六节立面设计2、双线性孔斯（Coons）曲面模型适用于计算机计算。 示例1： 示例2： 作业说明：P276的7-17在式（7-11）中ih取正号。环道设计速度=0.7*路段设计速度=0.7*50=35(km/h)7-8、7-16不做。